DE2144747C3

DE2144747C3 - Supraleitende Materialien vom A tief 3 B-Typ mit hoher Sprungtemperatur

Info

Publication number: DE2144747C3
Application number: DE2144747A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Fukase; Masato Ishibashi; Ushio Kawabe; Mitsuhiro Kudo
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1970-09-09
Filing date: 1971-09-07
Publication date: 1974-08-08
Also published as: FR2107384A5; JPS50197B1; DE2144747A1; DE2144747B2; US3778260A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf supraleitende Materialien mit hoher Sprungtemperatur mit einer Kristallstruktur vom /?-W-Typ der Zusammensetzung A₃B.

Supraleitende Materialien haben Eigenschaften von allgemeiner Bedeutung, wie perfekte Leitfähigkeit und perfekten Diamagnetismus und zeigen interessante Ubergangs-Phänomene u. dgl. Von diesen Eigenschaften wird bei verschiedenen Anwendungen Gebrauch gemacht, wie bei supraleitenden Magneten, magnetischen Abschirmungen, Kryotrons u. dgl.

Um einen Supraleiter in den supraleitenden Zustand zu versetzen, muß er auf Temperaturen abgekühlt werden, die unter seiner kritischen oder Sprungtemperatur liegen. Die Sprungtemperatur (Tc) von Nb₃Sn, das bislang als das supraleitende Material mit der höchsten Sprungtemperatur galt, liegt bei etwa 18⁰K. Um also solche supraleitenden Materialien auf Temperaturen unterhalb ihrer Sprungtemperatur zu bringen, muß eine hoch entwickelte Kältetechnik eingesetzt werden, bei der teueres flüssiges Helium als Kältemittel dient.

Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten der Supraleitfähigkeit erweisen sich daher bislang als unwirtschaftlich, was ihre Einführung in die Praxi«; hindert. Unter diesen Umständen erscheint die Auffindung supraleitender Materialien mit Sprungtemperaturen, die wenn auch nur wenig höher liegen als die der bekannten supraleitenden Materialien, äußerst erwünscht.

Seit der Entdeckung der Supraleitfähigkeit von Quecksilber durch Kamerlingh O η η e s im Jahre 1911 wurden zahlreiche Materialien mit supraleitenden Eigenschaften aufgefunden. Die Sprungtemperaturen dieser Materialien sind jedoch nicht sehr hoch. 1959 wurde im Nb₃Sn mit einer Kristallstruktur von /7-W-Typ ein Material mit einer Sprungtemperatur von 18⁰K entdeckt. In den nachfolgenden Jahren wurden dann zahlreiche supraleitende Materialien mit Sprungtemperaturen in der Nähe derjenigen von Nb₃Sn aufgefunden. Beispiele für solche Materialien sind NbC (Tc = 12°K), NbN (Tc = 14⁰K), V₃Si (Tc = 17°K) und Nb₃Al (Tc = 18⁰K). Diese Materialien haben Sprungtemperaturen, die in die Nähe von derjenigen von Nb₃Sn kommen oder niedriger sind.

1968 entdeckte M a 11 i a s unter anderem das Nb₃Al₀₁₈Ge₀,j mit einer Sprungtemperatur von 2O,O5°K und das Nb₃Al₀₁₇₅Ge₀₁₂₆ mit einer Sprungtemperatur von 20,50⁰K aus der Nb-Al-Ge-Reihe ternärer intermetallischer Verbindungen mit einer Kristallstruktu vom /3-W-Typ. Da jedoch derartige supraleitend) intermetallische Verbindungen mit einer Kristall struktur vom /9-W-Typ mit hoher Sprungtemperatu nur durch eine langzeitige schwierige Alterung etwj über 1000 Stunden bei 700⁰C erhalten werden können ist ihre Herstellung unbequem.

Ziel der Erfindung ist daher ein supraleitendes Mate rial mit neuer Zusammensetzung, das in einer Kristall

ίο struktur vom /ϊ-W-Typ und mit hoher Sprungtempe ratur selbst durch eine Wärmebehandlung von relativ kurzer Dauer hergestellt werden kann und sich dadurcl vorteilhaft von bisherigen supraleitenden Materialier mit hoher Sprungtemperatur unterscheidet, die sehi

lange Zeitdauer der Wärmebehandlung erfordern.

Weiteres spezielles Ziel der Erfindung ist ein supraleitendes Material mit einer Sprungtemperatur, die höher liegt als bei bekannten supraleitenden Materialien, so daß der Einsatz von Supraleitern unter erleichterten kältetechnischen Bedingungen möglich wird.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung der Erfinder, daß der Austausch von Atomen der Α-Plätze oder B-Plätze bei einem supraleitenden

as Material mit einer Kristallstruktur vom /?-W-Typ, das der allgemeinen Formel A₃B entspricht, durch Atome eines Übergangsmetalis mit einem Atomradius, der sich von demjenigen der Atome des supraleitenden Materials derart unterscheidet, daß das Verhältnis zwischen dem mittleren Radius der Atome an den Α-Plätzen und dem mittleren Radius der Atome an den B-Plätzen an 1 herankommt, dazu führt, daß sich die Kristallstruktur vom /ί-W-Typ einer dichtest gepackten Struktur nähert, wodurch die Bildung der stabilen /?-Phase erleichtert und ein supraleitendes Material mit hoher Sprungtemperatur erhalten wird.

Die Α-Plätze können durch Atome eines Übergangsmetalls aus der Gruppe Ti, V, Cr, Nb, Mo und Ta und die B-Plätze durch Atome eines Elementes aus der Gruppe Si, Ge, Sn, Pb, Al, Ga, In, Hg, Au, Pt, Ir, Os, Ag, Pd und Rb eingenommen werden, ein Teil der Atome, die zumindest entweder die Α-Plätze oder die B-Plätze einnehmen, durch Atome von zumindest einem Element ersetzt, das aus der obigen Übergangs-

am Α-Platz verschieden derart ist, daß die Beziehung

- Ra/Rr|

- Ra'/Rb'| >0

erfüllt ist, in der Ra der mittlere Radius der Atome an den Α-Plätzen vor dem Austausch, R₁₅ der mittlere Radius der Atome an den B-Plätzen vor dem Austausch, Ra- der mittlere Radius der Atome an den Α-Plätzen nach dem Austausch und Rb- der mittlere Radius der Atome an den B-Plätzen nach dem Austausch sind.

Bei den supraleitenden Materialien gemäß der Erfindung ist ein Teil der Nb- oder Al-Atome des supraleitenden Materials, dessen Α-Plätze von Nb-Atomen und dessen B-Plätze von Al-Atomen oder Al- und Ge-Atomen eingenommen werden, durch Ta-Atome ersetzt sind,

Gegenstand der Erfindung ist daher ein supraleitendes Material mit hoher Sprungtemperatur mit einer Kristallstruktur vom /3-W-Typ der Zusammensetzung A₃B, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung (Nb₁-ZTaX)₃Al₁-JzGe^, bei der die Werte von χ und y in den Bereichen von 0,01 < χ < 0,50 bzw. 0,02 < y < 0,30 liegen.

Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein supraeitendes Material mit hoher Sprun<y.emperatur mit :iner Kristallstruktur vom /i-W-Typ der Zusammenietzung A₃B, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung Nb₃Al₁-^TaJ, mit y im Bereich von

0,04 < y < 0,48 .

Verglichen mit dem bislang als Material mit höchster Sprungtemperatur bekannten Nb₃Al₁-^GeJ, (mit y = 0,2 und 0,25) haben die erfindungsgemäßen supraleitenden Materialien folgende Vorteile:

1. Das Material ist leicht in der gewünschten /3-W-KristalIstruktur zu kristallisieren, und die Alterung ist ebenfalls erleichtert.

2. Die Sprungtemperaturen sind annähernd gleich der höchsten bekannten Sprungtemperatur oder höher.

3. Die kritische Stromstärke Jc ist hoch und damit auch die Stromtrancportfähigkeit.

4. Die kritische Magnetfeldstärke Hr ist ebenfalls hoch.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt schematisch

F i g. 1 die Elementarzelle eines Kristallgefüges vom /i-W-Typ mit der Zusammensetzung A₃B;

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den Zusammensetzungen supraleitender intermetallischer Verbindungen der

(Nb₁-1TaI)₃Al₁-I-GeJ,-Reihen

und deren Sprungtemperaturen,

F i g. 3 und 4 Kurven für die Sprungtemperatur von erfindungsgemäßen supraleitenden Materialien in Abhängigkeit von der Ta- bzw. Ge-Konzentration,

F i g. 5 Kurven für die kritische Stromstärke Jc in Abhängigkeit vom transversal angelegten Magnetfeld in supraleitenden Materialien gemäß der Erfindung,

F i g. 6 ein Diagramm für die Beziehung zwischen den Zusammensetzungen von N^A^-yTajz-Reihen supraleitender intermetallischer Verbindungen und deren Sprungtemperaturen und

Fig. 7 Kurven für die Sprunglernperatur in Abhängigkeit von der Ta-Konzentration der Ausführungsart gemäß F i g. 6.

F i g. 1 zeigt die Elementarzelle der Kristallstruktur supraleitender intermetallischer Verbindungen vom /?-W-Typ mit der allgemeinen Zusammensetzung A₃B. Allgemein könnten die Α-Plätze durch Atome tetra-, penta- oder hexavalenter Übergangsmetalle wie Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo oder Ta und die B-Plätze durch die Atome eines Nicht-Übergangsmelalls wie Al, Ga, In oder Hg, eines halbmetallischen Elementes wie Si, Ge, Sn oder Pb oder eines Platingruppenelementes wie Au, Pt, Ir, Os, Ag, Pd oder Rb eingenommen werden. Wie jedoch weiter oben festgestellt wurde, haben nur einige supraleitende Materialien unter den bekannten Materialien vom /f-W-Typ, die aus der Kombination oben angegebener Elemente bestehen, kritische Temperaturen über 15° K.

Gemäß der Erfindung werden supraleitende Materialien mit hohen Sprungtemperaturen vorgesehen, die durch Ersatz eines Teils der Nb- oder Al-Atome supraleitender intermetallischer Verbindungen mit /J-W-Typ-Kristallstruktur der Formel

Nb₃AI₁^Ge₁, (0 <;><])
durch die Atome eines anderen Metalls und nämlich durch Ta-Atome in den beanspruchten Grenzen erhalten werden.

Bei einigen dieser supraleitenden Materialien gemäß der Erfindung ist ein Teil der (Nb) Atome an den Α-Plätzen der durch die Formel Nb₃Al,-_vGe_y wiedergegebenen Zusammensetzung durch Atome des Ubergangsmetalls Ta mit einem von Nb leicht verschiedenen Atomradius ersetzt, so daß die mittlere Anzahl der Valenzelektronen (Elektronen der äußersten Schale)

pro Atom von 4,5 bis 4,6 beträgt, und ferner ist die Anzahl der Al-Atome mit größerem Atomradius zwischen den Al- und Ge-Atomen an den B-Plätzen etwas erhöht. Dadurch nähert sich das supraleitende Material mit /J-W-Kristallstruktur dem dichtest gepackten Zustand.

Bei einer anderen Art von supraleitenden Materialien gemäß der Erfindung ist die Konzentration an AI bei den Atomen an den B-Plätzen der Zusammensetzung Nb₃Al₁-JzGe₁, erhöht und ein Teil der Al-

Atome durch Tantal-Atome ersetzt, um die Kristallstruktur vom /?-W-Typ möglichst nahe an den dichtest gepackten Zustand heranzubringen.

Die eupraleitenden Materialien gemäß der Erfindung mit der oben angegebenen chemischen Zusammensetzung kristallisieren relativ leicht im stabilen /J-W-Typ-

Kristallgefüge und haben Sprungtemperaturen über 19° K, einige von ihnen sogar Sprungtemperaturen von 21⁰K.

Es folgen Beispiele zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Als Ausgangsmalerialien wurden vier Materialmengen von Nb, Ta, Al und Ge mit jeweils mindestens 99 %iger Reinheit hergestellt und abgewogene Mengen davon entsprechend verschiedenen Werte von a- und y in der chemischen Formel (Nb^zTa^jAlj-j/Gej, in einem Plasmabogenofen in Argonatmosphäre zur Vermischung zusammengeschmolzen. Die so hergestellte quaternäre Legierung wurde erneut in einem Schwebeschmelzofen zum Schmelzen gebracht und in eine Form mit etwa 2 bis 3 mm Durchmesser und etwa 30 mm Länge zur Formung eines stabförmigen Barrens vergossen. Der stabförmige Barren im Gußzustand wurde in ein Quarzrohr gebracht und nach Ab- bzw. Einschmelzen im Vakuum einer Wärmebehandlung (Alterungsbehandlung) bei einer Temperatur von 650 bis 1100° C 24 bis 360 Stunden lang unterworfen. Die Werte von χ und y der resultierenden intermetallischen Verbindungen wurden durch chemische Analyse quantitativ bestimmt und die Kristallstrukturen und Gitterkonstanten durch Debye-Scherrer-Aufnahmen (Röntgenbeugungsuntersuchungen an Pulvermaterial) ermittelt.

Diese Untersuchungen ergaben, daß Materialier der Zusammensetzung (Nb₁-ITaX)₃Al₁-JzGe₁, mit Wer ten von A^- und y innerhalb der Bereiche von

0,01 < χ < 0,50 und 0,02 < y < 0,30

durch oben angegebene Wärmebehandlung in eii günstiges ß-W-Typ-Kristallgefüge gebracht werden Nach dem Ergebnis einer Röntgenbeugungsunter

suchung zeigten einige der Materialien bereits in Gußzustand das Röntgenbeugungsmusterder/?-W-Typ Kristallstruktur. Dabei waren allerdings die Linie!

allgemein verbreitert. Mit zunehmender Wärmebe handlung wurden die Linien bzw. Reflexe schärfer.

Bei den supraleitenden Materialien gemäß der Erfin

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dung der oben beschriebenen Art ist der atomare Ab- F i g. 3 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem stand (Da-α in Fig. 1) zwischen den Nb-Atomen an Wert von .v, d. h. der Konzentration an Ta-Atomen den Α-Plätzen durch Ersatz eines Teiles der Nb-Alome und der Sprungtemperatur der supraleitenden Matedurch Ta-Atome mit etwas kleineren Atomradien (als rialien von Beispiel 1 im Gußzustand mit Konzendie Nb-Atome) etwas verkleinert, während der atomare 5 tration an Ge-Atomen bzw. Werten von y bei 0,30, Abstand (a in Fig. 1) zwischen den Atomen an den 0,20 und 0,15. Im Falle der Materialien im Gußzu-B-PIätzen durch Erhöhung der Konzentration der stand, bei denen die Konzentration an Ge-Atomen bei Al-Atome mit Atomradien, die etwas größer sind als 7,5 Atomprozent liegt, d. h. ;' einen Wert von 0,3 hat, diejenigen der Ge-Atome, vergrößert ist, mit dem Er- nimmt die Sprungtemperatur mit dem Ausmaß an gebnis, daß der atomare Abstand Da-α zwischen den io Ersatz von Nb-Atomen an Ä-Plätzen durch Ta-Atome, Nb-Atomen an den Α-Plätzen trotz des Ersatzes durch d. Ii. mit Zunahme der Werte von x, rasch ab. Auch Ta-Atome vergrößert ist. wenn der Wert von y bei 0,2 liegt, nimmt die Sprung-Auf der anderen Seite wird der mittlere Radius der temperatur monoton, wenn auch etwas langsamer als Atome an den Α-Plätzen durch den Ersatz durch bei einem von j-Wert 0,30, ab. Wenn jedoch y gleich Ta-Atome kleiner und der mittlere Radius der Atome 15 0,15 ist, zeigt die Sprungtemperatur ein Maximum an den B-Plätzen durch Erhöhung der Konzentration zwischen Konzentrationen an Ta-Atomen von 3 und an Al-Atomen größer. Auf diese Weise nähert sich das 12 Atomprozent.

Verhältnis zwischen den beiden mittleren Atomradien F i g. 4 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem dem Wert 1. Gleichzeitig bzw. zusammen mit diesen Wert von ;■ und der Sprungtemperatur bei Materialien Änderungen nähern sich die ß-W-Typ-Kristallstruk- 20 im Gußzustand und Materialien, die nach dem Verturen mit den oben angegebenen Zusammensetzungen gießen einer löOstündigen Wärme- oder Alterungsdem dichtest gepackten Zustand und ordnen sich behandlung bei 720 C unterworfen wurden, wobei der relativ leicht zur stabilen /7-Phase. Wert von .v auf 0,05 festgesetzt wurde. Diese Kurven Beiläufig bzw. gelegentlich lag die Gitterkonstante α für Materialien im Gußzustand und gealterte bzw. gedes durch Zusammenschmelzen der Legierung der Zu- 25 temperte Materialien verlaufen im wesentlichen parsammensetzung (Nb_0l95Ta₀,₀₅)₃Al_0l85Ge_0li₅ in der oben allel zueinander, wobei die Sprungtemperaturen der gebeschriebenen Art und Weise und nachfolgende temperten Materialien um etwa 2 bis 3"C höher liegen Wärmebehandlung bei 720°C über 360 Stunden er- als diejenigen der Materialien im Gußzustand. Maxima haltenen supraleitenden Materials bei a — 5,183 Ä, der Sprungtemperaturen treten bei Konzentrationen an d. h., sie war etwas größer als die Gitterkonsiante a 30 Ge-Atomen zwischen 2,5 und 4,0 Atomprozent auf. = 5,174Ä von Nb₃AI₀₁₈Ge_0-2. Fig. 5 zeigt Kurven für die kritische Stromstärke F i g. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Sprung- (Jc) in Abhängigkeit vom transversalen Magnetfeld (H) temperatur und der Konzentration (λ) der Ta-Atome des supraleitenden Materials
und der Konzentration (y) der Ge-Atome bei supraleitenden intermatallischen Verbindungen, die durch 35 (Nb_0l95Ta₀,₀₅)₃ · Al„,₈₅Ge₀,,₅,
Alterungsbehandlung der wie oben angegeben vergossenen Legierungen bei 720' C über 360 Stunden das unter den supraleitenden Materialien gemäß der erhalten wurden. Die Sprungtemperatur wurde nach Erfindung eine hohe Sprungtemperatur hat, in drei einer üblichen Vier-Punkt-Widerstandsmethode ge- Phasen, und zwar im Gußzustand, nach einer 60stündimessen, wobei ein Strom mit einer Stromstärke von 40 gen Wärmebehandlung bei 720 C und nach einer 1 A/cm² durch eine Probe von 30 mm Länge fließen 36stündigen Wärmebehandlung bei 720 C.
gelassen wurde. Als kritische oder Sprungtemperatur Die kritische Stromstärke wurde wie folgt bestimmt: wurde diejenige Temperatur gemessen, bei welcher der Ein elektrischer Strom wurde quer zu beiden Enden Widerstand der Probe während des Übergangs vom einer auf 4,2 C gekühlten Probe mit 30 mm Länge supraleitenden zum normalleitenden Zustand die 45 fließengelassen. In diesem Zustand wird ein Magnet-Hälfte der Differenz zwischen den Widerständen im feld senkrecht zum Strom an die Probe angelegt, d. h., supraleitenden und normalleitenden Zustand erreichte. das Magnetfeld wird derart aufgeprägt, daß Strom und An Hand dieser Untersuchungen wurde gefunden, Magnetfeld orthogonal zueinander sind (HLJc). daß gemäß dieses Beispiels supraleitende Materialien Dann wird der elektrische Strom erhöht, bis eine mit relativ hohen Sprungtemperaturen erhalten wer- 50 Spannung quer zu beiden Enden der Probe auftritt, den, wenn der Wert von .v innerhalb eines Bereichs von Als kritische Stromstärke Jc wird nun diejenige Strom-0,01 bis 0,50 und der Wert von y innerhalb eines Be- stärke definiert, die im Augenblick des Auftretens der reichs von 0,02 bis 0,30 liegt, d. h., wenn die Konzen- Spannung quer zu beiden Enden der Probe herrscht, trationen an Nb bei 74,0 bis 37,5 Atomprozent, Ta bei Wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, hat das einer 360stün-1,0 bis 37,5 Atomprozent, Al bei 24,5 bis 17,5 Atom- 55 digen Alterungsbehandlung bei 72O°C unterworfene prozent und Ge bei 0,5 bis 7,5 Atomprozent liegen, supraleitende Material (Nb_0l95Ta_0l05)₃ · Al_0-85Ge_0-I₅ wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Insbesondere haben eine Stromtransportfähigkeit von 1,2 · 10⁴ A/cm² bei unter diesen supraleitenden Materialien diejenigen mit 4,2'K selbst in einem transversalen Magnetfeld von einem Wert von χ von 0,05 und einem Wert von ν von SO kOe. Dieser Wert der kritischen Stromstärke ist 0,10 bis 0,16 d. h. mit Gehalten an Nb bei 71,25 Atom- 60 etwas höher im Vergleich zu demjenigen von
prozent, Ta bei 3,75 Atomprozent, Al bei 22,5 bis

21,0 Atomprozent und Ge bei 2,5 bis 4,0 Atomprozent Nb₃Al₀₁₈Ge_0-2,
eine Sprungtemperatur von 21 K. Derartige Materialien erschließen wirtschaftlich günstige Anwen- das bislang als Material mit der höchsten Sprunglemdungcn, da ihre Supraleitfähigkeit bereits bei Anwen- 65 peratur bekannt war. Ebenso wird angenommen, daß dung eines mit flüssigem Wasserstoff an Stelle von die aus der //-./r-Charakteristik von F i g. 5 herleitbare flüssigem Helium arbeitenden kryogenem Systems in kritische Magnetfeldstärke Hr weit über 100 kGau3 Erscheinung tritt. hinausgehl und 400 kGauß erreicht.

7 ^V 8

Beispiel 2 Ergebnis einer stabilen /i-W-Typ-Kristallstruktur in

3 Materialmengen von Nb, Al und Ta mil jeweils nahezu dichtest gepacktem Zustand,

mindestens 99",', Reinheit wurden hergestellt und in Die optimale Menge an Ta-Atomen wird bei an-

derart verschiedenen Mengenverhältnissen gemischt, nähernd j· =-- 0,1 angenommen. Die Gitterkonstante a

daß der Wert von γ der Zusammensetzung der allgc- 5 der Krislalle in der/?-Phase mit „v — 0,1 lag bei 5,197 Ä.

meinen Formel Nb_:,Al, _;/Ta_iV unterschiedlich Werte F i g. 6 veranschaulicht die Beziehung zwischen der

annahm. Die Mischungen wurden zur Herstellung der Zusammensetzung der supraleitenden inlermelallischen

Legierungen in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 in Verbindungen mit /?-W-Typ-Kristallstruktur der allge-

einem Plasmastrahlofen in Argonalmosphärc aufgc- meinen Zusammensetzung Nb_:,AI, _vTa_v, die nach dem

schmolzen. Die zusammengeschmolzenen Legierungen io Verfahren gemäß Beispiel 2 hergestellt wurden und

wurden nach dem Abkühlen erneut in einem Schwebe- ihren Sprungtemperaturen Tc. Aus F i g. 6 ist ersicht-

schmelzofen aufgeschmolzen und zu Stäben mit einem lieh, daß gemäß Beispiel 2 supraleitende Materialien

Durchmesser von 2 bis 3 mm und einer Länge von mit hohen Sprungtemperaturen erhalten werden kön-

30 mm vergossen. Das so erhaltene gegossene Material nen, wenn ihre Zusammensetzungen innerhalb der

wurde in ein Quarzrohr gebracht und im Vakuum ab- 15 Bereiche von Nb: 72 bis 81 Atomprozent; Al: 18 bis

geschmolzen und dann einer 360stündigen Wärme- 27 Aiomprozent und Ta: 10 bis 1 Atomprozent liegen,

oder Alterungsbehandlung bei 720 C unterworfen. Insbesondere das Material mit der Zusammensetzung

Die resultierenden Proben wurden durch chemische Nb: 75,0 Atomprozent: Al: 22.5 Atomprozent und

Analyse auf ihre Zusammensetzung überprüfl und ihre Ta: 2,5 Atomprozenl, d.h. mit r 0,1, hat eine

Kristallstrukturen über Röntgenbeugungs-Diagramme 20 Sprunglemperatur Tc von 21'K, wenn es einer Alte-

beslimmt. rungsbehandlung unterworfen wird.

Unter den nach dem oben beschriebenen Verfahren F i g. 7 veranschaulicht die Beziehung zwischen den

erhaltenen Materialien, die nach Alterungsbehandlung Zusammensetzungen und Sprunglemperaturen der

als intermetallische Verbindungen mit /7-W-Typ-Kri- supraleitenden Materialien von Beispiel 2 der Zu-

stallstruktur vorlagen, waren solche mit Zusammen- 25 sammensetzung Nb₃AI, _υΊ&_υ im Gußzustand und

Setzungen im Bereich von 0,04 ^ y < 0,48. Insbeson- nach Wärmebehandlung. Bei beiden Arten von Mate-

dere diejenigen mit Zusammensetzungen im Bereich rialien existieren Maxima der Sprungtemperaturen bei

von 0,04 -^ r < 0,24 zeigten bereits im Gußzustand in Konzentrationen zwischen 2 und 4 Atomprozenl

beträchtlichem Ausmaße eine ß-W-Typ-Kristallstruk- Ta-Atome. Der Maximalwert der Sprungtemperatur

tür. 30 des wärmebehandelten Materials liegt bei etwa 21 K.

Bei diesem Beispiel nehmen Ta-Atome B-Plätze ein Bei Konzentralionen an Ta-Atomen, die über 10 Atom-

und erhöhen damit im Vergleich zum atomaren Ab- prozent hinausgehen, wird die Kristallisation in der

stand zwischen den an B-Plätzen vorherrschenden /i-W-Typ-Kristallstruklur schwierig, und insbesondere

Al-Atomen den atomaren Abstand zwischen den wird auch beim Material im Gußzusland keine

Atomen an B-Plätzen, und sie erhöhen (damit sekun- 35 /i-W-Typ-Krislallslruktur mehr festgestellt, und die

dar) den atomaren Absland zwischen den Nb-Atomen Sprungtemperatur nimmt rasch ab.

an den Α-Plätzen. Der mittlere Atomradius der Atome Als Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung

an den B-Plätzen nimmt mit steigender Konzentration wurden die (Nb, ^Ta, ^Al₁ „Ge^-Reihen supraleilen-

an Ta-Atomen zu und nähert sich dem Atomradius der der intermatellischer Verbindungen vom /J-W-Kristall-

Nb-Atome an den Α-Plätzen, d. h., das Verhältnis 40 typ und die Nb₃AI, _yTa_y-Reihen supraleitender inter-

zwischen den mittleren Atomradien, der Atome an den metallischer Verbindungen vom /?-W-Kristalltyp mehr

A- und B-Plätzen nähert sich dem Wert 1 mit dem im einzelnen beschrieben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Supraleitendes Material mit hoher Sprungtemperatur mit einer Kristallstruktur vom /J-W-Typ der ZusammensetzungA₃B, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung

bei der die Werte von χ und y in den Bereichen von 0,01 < .ν < 0,50 bzw. 0,02 < y < 0,30 liegen.

2. Supraleitendes Material mit hoher Sprungtemperatur mit einer Kristallstruktur vomy?-W-Typ der Zusammensetzung A₃B, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung Nb₃Al₁-J₁TiIi, mit y im Bereich von 0,04 < y < 0,48.